[发明专利]基于稳定同位素与多元素特征分析土壤铅污染源识别方法

权利要求书

1.一种基于稳定同位素与多元素特征分析的土壤铅污染源识别方法，其特征在于包括以下步骤：

1)确定铅污染源的调查区域；

2)对确定的铅污染源调查区域进行环境调查；

3)根据环境调查结果，根据不同情况布设采样点位，采集风险源样品；

4)分析测定铅污染土壤和风险源样品中铅同位素比值和多种矿物元素含量；

5)基于稳定同位素与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析进行铅污染源的识别。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述铅同位素比值为²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb和²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤5)具体包括：

5.1)根据铅污染土壤和风险源样品中的铅同位素比值计算不同潜在污染源对土壤铅污染的贡献率，具体为将铅污染土壤与风险源样品中的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb同位素比值输入如下所示的质量守恒模型，该模型以三种风险源样品A、B、C为例：

1＝f_A+f_B+f_C

式中：f_A、f_B、f_C为不同风险源样品对土壤铅污染的贡献率，为不同风险源样品中²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb比值，为不同风险源样品中²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb比值，分别为铅污染土壤中²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb比值；

5.2)将风险源样品多元素分析数据导入具备多元统计分析的软件，利用主成分分析和聚类分析方法，开展不同风险源样品中矿物多元素的含量差异分析；首先利用主成分因子分析提取出具有因子荷载矩阵和因子得分矩阵，确定主成分因子个数；再把基于污染源成分谱的因子荷载识别当成多参数模式的识别问题，利用聚类分析判别土壤铅污染与不同风险源样品的同源性；

5.3)根据铅同位素丰度比分析结果，若一种或几种风险源样品对铅污染的贡献率之和达到或高于临界值，且多元素结合主成分-聚类分析分析结果表明土壤污染与该一种或几种风险源样品同源，则认定土壤铅污染来自于该一种或几种风险源样品。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，根据不同情况布设采样点位的方法为：

a)对于有多个风险源，且风险源分布比较均匀的区域采用网格布点法布设采样点；

b)对于风险源较集中的区域采用同心圆布点法布设采样点；

c)对于主导风向明显的地区采用扇形布点法布设采样点。

5.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述风险源样品包括成土母质、灌溉水、大气沉降物、汽车尾气、工业污水/固废、矿业废弃物、农投品。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述矿物元素包括锂、铍、硼、钠、镁、铝、钾、钙、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、锶、钼、镉、锡、锑、钡、汞、铊和铅28种元素。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述铅污染土壤和风险源样品中铅同位素比值采用电感耦合等离子质谱仪进行测定，具体操作方法参照GB/T 31231《水中锌、铅同位素丰度比的测定多接收电感耦合等离子体质谱法》：样品在等离子体中电离后，通过磁场分离，同时测定各铅同位素的离子流强度，得到²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb比值。